Un gruppo di astronomi ha osservato per la prima volta in un antico ammasso globulare una particolare carenza di stelle di piccola massa, un fenomeno che potrebbe aiutare a comprendere meglio la struttura interna degli astri. La scoperta è stata realizzata grazie ai dati della missione Euclid dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA), che ha individuato questa caratteristica nell’ammasso globulare NGC 6397, situato a circa 8000 anni luce dalla Terra e con un’età stimata di 13.4 miliardi di anni.
Analizzando la distribuzione delle stelle presenti nell’ammasso, il team guidato dall’INAF e dallo Space Telescope Science Institute ha scoperto che le nane rosse con una massa pari a circa il 35% di quella del Sole sono molto meno numerose del previsto. E non si tratta di una diminuzione graduale: stelle leggermente più leggere o più pesanti sono presenti in abbondanza, mentre quelle concentrate attorno a questo preciso valore sono molto più rare.
La presenza di questo “gap” era stata suggerita già nel 2018 grazie ai dati della missione Gaia, sempre dell’ESA, che aveva osservato un effetto simile tra le stelle vicine al Sistema Solare. Tuttavia, quelle osservazioni coinvolgevano astri con età e composizioni chimiche differenti, rendendo difficile studiare il fenomeno in dettaglio. NGC 6397 è invece un laboratorio naturale ideale, perché le sue stelle si sono formate nello stesso ambiente e approssimativamente nello stesso periodo.
I risultati, pubblicati sulla rivista Astronomy & Astrophysics, confermano che questa particolarità non dipende dalle caratteristiche delle singole popolazioni stellari, ma è legata a un processo fisico più generale.
Una finestra sugli interni delle stelle
Secondo i ricercatori, l’origine del fenomeno è legata al modo in cui l’energia prodotta nel nucleo viene trasportata verso la superficie delle stelle. Nelle nane rosse più leggere, con massa inferiore a circa 0.35 masse solari, l’interno è interamente dominato dalla convezione. In pratica, enormi bolle di plasma caldo trasportano continuamente energia verso l’esterno, in un processo simile a quello dell’acqua che bolle in una pentola.
Nelle stelle leggermente più massicce, invece, compare una struttura diversa. Il nucleo trasferisce energia principalmente attraverso la radiazione, mentre gli strati più esterni restano convettivi. Il valore di circa 0.35 masse solari è quindi una soglia fisica importante, che separa due differenti regimi interni.
Proprio durante questa transizione si verifica un rapido rimescolamento del materiale presente all’interno della stella. Questo processo genera una temporanea instabilità che modifica luminosità, temperatura e dimensioni dell’astro. Di conseguenza, le stelle trascorrono meno tempo in questa particolare fase evolutiva, rendendo meno probabile osservarle.
L’effetto si manifesta come una discontinuità nella distribuzione delle luminosità stellari, e produce il “gap” osservato dagli astronomi. Riuscire a misurarlo con precisione offre un nuovo strumento per verificare i modelli teorici utilizzati per descrivere l’evoluzione delle stelle di piccola massa, che rappresentano la popolazione stellare più numerosa della Via Lattea.
Perché solo Euclid è riuscito a osservarlo?
Euclid è riuscito a individuare questo fenomeno grazie a una caratteristica che lo distingue dagli altri telescopi spaziali. Anche se la sua missione principale è studiare materia oscura ed energia oscura, il telescopio può osservare porzioni molto ampie di cielo mantenendo un’elevata precisione nelle misure della luminosità delle stelle. Questo gli permette di raccogliere dati su milioni di astri contemporaneamente.
Il “gap” di nane rosse osservato dagli astronomi è infatti un segnale molto debole. Per poterlo riconoscere servono osservazioni di un numero enorme di stelle. Telescopi come Hubble e James Webb offrono immagini più dettagliate e profonde, ma osservano aree di cielo molto più piccole. Per questo motivo non erano riusciti a mettere in evidenza il fenomeno con la stessa chiarezza.
La conferma del “gap” in un ammasso globulare apre nuove possibilità di studio. In futuro, Euclid e il telescopio spaziale Nancy Grace Roman della NASA, che ugualmente osserverà ampie regioni di cielo, potranno verificare se la stessa caratteristica è presente anche in altri ammassi stellari, aiutando gli astronomi a comprendere meglio cosa accade all’interno delle stelle di piccola massa. Il co-autore Luigi Bedin, dell’INAF di Padova, ha affermato:
È una scoperta che finirà nei testi di tutti i corsi di studio di astronomia. Abbiamo identificato un indicatore per trovare il valore esatto in cui avviene la transizione tra i due regimi che caratterizzano l’interno delle stelle di piccola massa.
La scoperta potrebbe avere anche un’altra applicazione importante. Siccome questo “vuoto” compare sempre in corrispondenza di una massa stellare ben precisa, gli astronomi possono usarlo come punto di riferimento per calcolare con maggiore accuratezza la distanza degli ammassi globulari, rendendolo uno strumento utile per future misure astronomiche.
